水泥生產(chǎn)過程中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應用淺析

王 江

（貴州西南水泥有限公司，貴州 貴陽 550091）

在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中，大量的余熱被浪費，直接造成了空氣環(huán)境的污染和能源的嚴重浪費，未實現(xiàn)可循環(huán)利用，影響了社會的發(fā)展與進步。從客觀的角度來說，350℃以下的中低溫余熱，不僅浪費較多，而且日常排放量比較大。350℃以下的中低溫余熱在品位上比較低，但龐大的數(shù)量卻能供應需求。水泥生產(chǎn)過程中的余熱，完全可以通過回收和利用，實現(xiàn)良好的發(fā)現(xiàn)效果。本文主要討論水泥生產(chǎn)過程中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應用。

一、中低溫余熱發(fā)電技術(shù)

由于水泥生產(chǎn)的工藝多種多樣，因此中低溫余熱發(fā)現(xiàn)技術(shù)并非局限在一種。經(jīng)過實踐探究，發(fā)現(xiàn)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)主要有以下幾種：第一，純余熱發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)的應用領(lǐng)域比較廣泛，并且是現(xiàn)階段常用的一種發(fā)電技術(shù)。純余熱發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)的發(fā)電并沒有太大的差異。純余熱發(fā)電技術(shù)，主要是將水作為工質(zhì)，利用朗肯循環(huán)，實現(xiàn)客觀上的余熱利用。余熱鍋爐將會代替常規(guī)鍋爐進行工作，該技術(shù)的優(yōu)勢在于，運行可靠，并且安全性較高，初期投資少，適合中小型企業(yè)應用。第二，帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電。該技術(shù)在現(xiàn)階段的應用不是特別廣泛，從技術(shù)的角度來分析，帶補燃鍋爐的余熱發(fā)電技術(shù)，主要是在余熱鍋爐中生產(chǎn)的低壓蒸汽或者是高溫水，通過步燃鍋爐來進行加溫、加壓，最終提高爭氣參數(shù)，促使其在汽輪機中做功，達到余熱發(fā)電的效果。該技術(shù)雖然成熟，但系統(tǒng)比較復雜，耗費的成本較多，適用于大型企業(yè)。第三，有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電。有機朗肯循環(huán)以低沸點的有機物為工質(zhì)來吸收廢氣余熱，產(chǎn)生一定壓力和溫度的有機物蒸汽，進入汽輪機膨脹做功，汽輪機的排汽在凝汽器中凝結(jié)成液態(tài)的有機物。有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電，在某種程度上結(jié)合了前兩種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢，是現(xiàn)階段比較常用的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)，獲得了業(yè)界的廣泛好評。第四，混合工質(zhì)余熱發(fā)電。混合工質(zhì)發(fā)電的優(yōu)勢在于，它的蒸發(fā)過程就是變溫的過程，在具體的發(fā)電過程中，混合工質(zhì)要比單一工質(zhì)的發(fā)電更有效率。例如，混合工質(zhì)的發(fā)電工作，吸熱蒸發(fā)過程，會最大限度的接近熱源的放熱過程線，這樣以來，就可以降低不可逆損失，提高循環(huán)的效率，促進循環(huán)發(fā)電。

二、水泥窖應用中低溫發(fā)電技術(shù)的方案

（一）余熱條件

由于現(xiàn)階段的水泥工廠已經(jīng)認識到在，水泥生產(chǎn)過程中，中低溫余熱發(fā)電具有非常好的社會效益和經(jīng)濟效益，因此很多工廠都在探究相應的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)。在此，本文就余熱條件做出相應的闡述。由于水泥生產(chǎn)工藝比較繁多，本文主要以5000t/d級旋窯熟料生產(chǎn)線為例進行分析，比較符合大眾生產(chǎn)。第一，窯頭冷卻機廢氣參數(shù)主要分為兩點。中溫端的參數(shù)為：廢氣量在額定工況下，一般保持在0--171000m3/h，廢氣溫度一般保持在340℃--380℃之間，平均溫度為360℃。低溫端的參數(shù)為：廢氣量在額定工況下，一般保持在0--110250m3/h，廢氣溫度一般保持在100℃--180℃之間，平均溫度為120℃。第二，中溫端的廢氣可以全部用來發(fā)電，而低溫段的廢氣，由于氣溫比較低，并且總體上的波動范圍非常大，因此不再考慮回收利用。第三，窯尾預熱器排出的廢氣參數(shù)如下：廢氣量在額定工況下，保持在317000m3/h左右，廢氣溫度徘徊在320℃--380℃之間，平均溫度為340℃。第四，窯尾預熱器排出的廢氣，在經(jīng)過余熱鍋爐的處理后，其溫度將會下降到210℃--220℃之間，主要是用于水泥原料的烘干工作。

（二）常規(guī)余熱發(fā)電方案

根據(jù)客觀上的發(fā)電需求，本文設定了常規(guī)余熱發(fā)電方案，將朗肯循環(huán)的常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)作為基礎。常規(guī)余熱發(fā)電方案滿足多數(shù)的水泥生產(chǎn)企業(yè)的需求，并且能夠在客觀上實現(xiàn)循環(huán)利用的效果，不會造成太大的浪費。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)主要是采用低參數(shù)二級進汽補汽式汽輪機低溫余熱發(fā)電技術(shù)來進行發(fā)電，在水泥生產(chǎn)過程中，將水泥窯廢氣的余熱，進行大量的回收，并且全部用于發(fā)電，以此來降低水泥生產(chǎn)過程中的能耗。第一，余熱鍋爐。窯頭余熱鍋爐分兩個蒸汽段和一個熱水段。一段產(chǎn)生l.5MPa/305℃的過熱蒸汽與窯尾余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽混合后引入汽輪機做功；二段產(chǎn)生0.35M Pa/155℃的蒸汽，部分用于鍋爐給水除氧，另一部分引入汽輪機的補汽口；三段為熱水段，用于加熱凝結(jié)水，離開鍋爐的廢氣溫度降至100℃以下。由此可見，在具體的發(fā)電工作中，常規(guī)余熱發(fā)電方案完全能夠滿足多數(shù)水泥生產(chǎn)的需求。同時，兩個蒸汽段以及一個熱水段的配置，能夠在具體的工作中，應對多種情況，總體上的可行性較高，能夠得到較為積極的成果。第二，汽輪機組的安排當中，主要采用了以下方法來進行。首先，配備兩臺余熱鍋爐，鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽，主要是用于一臺補汽式汽輪機當中進行做功，補汽式汽輪機的功率為7.5MW，進汽參數(shù)主要為1.5MPa/300℃/38t/h，補汽參數(shù)與之相當，具體參數(shù)為 0.35MPa/155℃/4.0t/h，為了能夠在實際的工作中取得最理想的情況，排汽壓力設定為0.007MPa。相應的參數(shù)設定后，還需要在具體的設備上進行檢查。例如，余熱鍋爐需設置通廢氣的管道，這樣一來就可以將余熱鍋爐從水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中解脫出來，同時還可以保證電站在停機的情況下，不會影響到水泥窯的正常生產(chǎn)工作。從以上的表述來看，水泥生產(chǎn)過程中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應用，不僅可以對水泥生產(chǎn)提供較大的保障作用，同時也可以在客觀上加強廢氣的利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)束語：本文對水泥生產(chǎn)過程中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應用展開討論，就現(xiàn)階段的工作而言，中低溫余熱發(fā)電技術(shù)取得了非常理想的成就，為大氣凈化和電力的再次生產(chǎn)，都做出了較大的積極貢獻。在今后的工作中，應進一步討論中低溫余熱發(fā)電技術(shù)，通過采取多元化的發(fā)電技術(shù)，提高發(fā)電量，促進電力資源的合理分配，推動社會的發(fā)展。相信在今后的工作中，水泥生產(chǎn)過程中低溫發(fā)電技術(shù)會更加成熟，創(chuàng)造更多的社會效益。

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